怎么選擇三極管和場(chǎng)效應(yīng)管，看這篇就夠了

隨著電子設(shè)備升級(jí)換代的速度，大家對(duì)于電子設(shè)備性能的標(biāo)準(zhǔn)也愈來(lái)愈高，在某些電子設(shè)備的電路設(shè)計(jì)與研發(fā)中，不僅是開關(guān)電源電路中，也有在攜帶式電子設(shè)備的電路中都是會(huì)運(yùn)用到性能更好的電子元器件——場(chǎng)效應(yīng)晶體管，因此正確挑選場(chǎng)效應(yīng)晶體管是硬件工程師常常碰到的難點(diǎn)之一，也是極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的挑選，有可能直接影響到一整塊集成運(yùn)放的速率和制造費(fèi)，挑選場(chǎng)效應(yīng)晶體管，可以從下列六大技巧下手。

1.溝道類型

挑選好場(chǎng)效應(yīng)晶體管電子元件的第一步是取決選用N溝道或是P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在典型的功率使用中，當(dāng)1個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管接地，而負(fù)載接入到干線電壓上時(shí)，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管就組成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中，應(yīng)選用N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它是出自于對(duì)關(guān)閉或?qū)娮釉妷旱目紤]。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管接入到總線及負(fù)載接地時(shí)，就需要用高壓側(cè)開關(guān)。一般會(huì)在這一拓?fù)渲羞x用P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，這又是出于對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)的考慮。

2.額定電壓

明確需用的額定電壓，或是電子元件能夠承載的最高電壓。額定電壓越大，電子元件的成本就越高。按照實(shí)踐證明，額定電壓應(yīng)該高于干線電壓或總線電壓。這樣才可以提供足夠的保護(hù)，使場(chǎng)效應(yīng)晶體管不會(huì)失靈。

就挑選場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)講，務(wù)必明確漏極至源極間將會(huì)承載的最高電壓，即最大VDS。了解場(chǎng)效應(yīng)晶體管能承載的最高電壓會(huì)隨溫度而變動(dòng)這點(diǎn)非常關(guān)鍵。我們須在整個(gè)操作溫度范圍內(nèi)檢測(cè)電壓的變動(dòng)范圍。額定電壓一定要有足夠的余量覆蓋這一變動(dòng)范圍，保障電路不會(huì)無(wú)效。需要考慮的其它安全因素包含由開關(guān)電子產(chǎn)品（如電機(jī)或變壓器）引起的電壓瞬變。不同使用的額定電壓也各有不同；一般來(lái)說(shuō)，便攜式設(shè)備為20V、FPGA電源為20～30V、85～220VAC應(yīng)用為450～600V。

3.額定電流

該額定電流應(yīng)是負(fù)載在全部狀態(tài)下可以承載的最高電流。與電壓的情形類似，保證選定的場(chǎng)效應(yīng)晶體管能經(jīng)受這一額定電流，即便在系統(tǒng)造成尖峰電流時(shí)。2個(gè)考慮的電流情形是持續(xù)模式和脈沖尖峰。在持續(xù)導(dǎo)通模式下，場(chǎng)效應(yīng)晶體管處在穩(wěn)態(tài)，這時(shí)電流持續(xù)通過(guò)電子元件。脈沖尖峰指的是有大量電涌（或尖峰電流）流經(jīng)電子元件。一旦明確了這些條件下的最高電流，只需直接挑選能承載這個(gè)最高電流的電子元件便可。

4.導(dǎo)通損耗

在實(shí)際情況下，場(chǎng)效應(yīng)晶體管并不一定是理想的電子元件，歸因于在導(dǎo)電過(guò)程中會(huì)有電能消耗，這叫做導(dǎo)通損耗。場(chǎng)效應(yīng)晶體管在“導(dǎo)通”時(shí)好比一個(gè)可變電阻，由電子元件的RDS（ON）所確認(rèn)，并隨溫度而明顯變動(dòng)。電子元件的功率損耗可由Iload2×RDS（ON）估算，因?yàn)閷?dǎo)通電阻隨溫度變動(dòng)，因而功率損耗也會(huì)隨著按占比變動(dòng)。對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管施加的電壓VGS越高，RDS（ON）就會(huì)越小；反之RDS（ON）就會(huì)越高。注意RDS（ON）電阻會(huì)隨著電流輕微升高。關(guān)于RDS（ON）電阻的各類電氣叁數(shù)變動(dòng)可在生產(chǎn)商出示的技術(shù)資料表里得知。

5.系統(tǒng)散熱

須考慮二種不一樣的情況，即最壞情況和具體情況。提議選用針對(duì)最壞情況的計(jì)算結(jié)果，由于這一結(jié)論提供更大的安全余量，能確保系統(tǒng)不易失靈。在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的材料表上還有一些必須留意的測(cè)量數(shù)據(jù)；電子元件的結(jié)溫相當(dāng)于最大環(huán)境溫度再加熱阻與功率耗散的乘積（結(jié)溫=最大環(huán)境溫度+［熱阻×功率耗散］）。依據(jù)這個(gè)式子可解出系統(tǒng)的最大功率損耗，即按定義相當(dāng)于I2×RDS（ON）。我們已即將通過(guò)電子元件的最大電流，能夠估算出不同溫度下的RDS（ON）。此外，也要搞好電路板以及場(chǎng)效應(yīng)晶體管的散熱。

雪崩擊穿指的是半導(dǎo)體器件上的反向電壓超出最高值，并產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)使電子元件內(nèi)電流增加。晶片尺寸的增加會(huì)增強(qiáng)抗雪崩能力，最后提高電子元件的穩(wěn)健性。因而挑選更大的封裝件能夠有效避免雪崩。

6.開關(guān)性能

影響開關(guān)性能的叁數(shù)有好多，但最關(guān)鍵的是柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容。這些電容會(huì)在電子元件中產(chǎn)生開關(guān)損耗，因?yàn)樵诿恳淮伍_關(guān)時(shí)都要對(duì)它們充電。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開關(guān)速度因而被減少，電子元件效率也降低。為計(jì)算開關(guān)過(guò)程中電子元件的總耗損，要計(jì)算開通過(guò)程中的耗損（Eon）和關(guān)閉過(guò)程中的耗損（Eoff）。場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)的總功率可用如下方程表達(dá)：Psw=（Eon+Eoff）×開關(guān)頻率。而柵極電荷（Qgd）對(duì)開關(guān)性能的影響最大。

晶體三極管選用技巧

必須了解晶體管的類型和材料，常用的有NPN和PNP兩種，這兩種管工作時(shí)對(duì)電壓的極性要求不同，所以是這兩種晶體管是不能互相替換的。三極管額材料有鍺材料和硅材料，它們之前最大的差異就是其實(shí)電壓不一樣。在放大電路中，假如使用同類型的鍺管代替同類型的硅管，反之替換，一般都是可以的，但都要在基極偏置電壓上進(jìn)行必要的調(diào)整。因?yàn)樗麄兊钠鹗茧妷翰灰粯樱窃诿}沖電路和開關(guān)電路中不同材料的三極管是否能互換必須進(jìn)行具體的分析，切不可盲目代換。

選取場(chǎng)效應(yīng)管只要三步：

●選擇須合適的勾道（N溝道還是P溝道）

●確定場(chǎng)效應(yīng)管的額定電流，選好額定電流以后，還需計(jì)算導(dǎo)通損耗。

●確定熱要求，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到最壞和真實(shí)兩種情況。一般建議采用針對(duì)最壞的結(jié)果計(jì)算，因?yàn)檫@個(gè)結(jié)果提供更大的安全余量，能夠確保系統(tǒng)不會(huì)失效。